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鋰電專利戰(zhàn)爭(zhēng)：歐美、日韓圍剿，中國(guó)換道超車
日期：2021-08-16 11:36:13
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來(lái)源：鹿鳴財(cái)經(jīng)
本文作者 ：四喜
7月22日，寧德時(shí)代再次舉起專利重拳，揮向中航鋰電。
這并非寧德時(shí)代首次起訴對(duì)手侵權(quán)，早在2020年3月，動(dòng)力電池制造商塔爾菲、力信、蜂巢都曾是寧德時(shí)代的起訴對(duì)象。
根據(jù)寧德時(shí)代發(fā)布的公告，中航鋰電涉嫌侵權(quán)的范圍覆蓋全系產(chǎn)品，且此次涉嫌專利侵權(quán)的電池已搭載在數(shù)萬(wàn)輛車上。
對(duì)此，中航鋰電當(dāng)日就在公眾號(hào)上推送了聲明，否認(rèn)涉嫌侵犯寧德時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)。聲明中提到：“中航鋰電方面始終將自主研發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新作為立身之本，面向未來(lái)進(jìn)行全面的研發(fā)布局和投入規(guī)劃。我司提供給客戶的產(chǎn)品都經(jīng)過(guò)專業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)團(tuán)隊(duì)的全面風(fēng)險(xiǎn)排查，以保障不侵犯他人知識(shí)產(chǎn)權(quán)。”
8月2日，中航鋰電再次通過(guò)公眾號(hào)聲明，已向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交兩件涉訴專利無(wú)效申請(qǐng)，并稱公司將按法律程序應(yīng)訴并不懼挑戰(zhàn)。
寧德時(shí)代方面暫未對(duì)此給出新的回應(yīng)，但對(duì)業(yè)界和社會(huì)來(lái)說(shuō)，這場(chǎng)技術(shù)專利對(duì)決的背后，更代表著市場(chǎng)、客戶、資源等方面的PK，而兩家企業(yè)的專利糾紛也絕非個(gè)例。
事實(shí)上，國(guó)內(nèi)鋰電企業(yè)一路走來(lái)，沒少處理專利侵權(quán)之事。
我國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)起步相對(duì)較晚，除了負(fù)極外，其他材料的專利布局都或多或少落后于歐美、日韓企業(yè)。正極材料方面，美國(guó)3M公司和加拿大魁北克水力一直壟斷著三元和LFP的專利;電解液、隔膜則被日本企業(yè)搶先注冊(cè)了基礎(chǔ)專利。
歐美企業(yè)多專攻研發(fā)、外包生產(chǎn)，日韓企業(yè)則集研發(fā)和生產(chǎn)于一身，因此上世紀(jì)90年代，第一支商業(yè)化鋰離子電池是由日本索尼推向市場(chǎng)的，而此后十年，日本幾乎壟斷了全球鋰電池市場(chǎng)。
在這樣背景下，中國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)崛起，難免在專利上與歐美、日韓企業(yè)狹路相逢，遇上一些專利“麻煩”。
讓我們把視野放大，看看鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈上其他企業(yè)遇到過(guò)什么樣的專利糾紛?又是如何解決的?
一、鋰電苦專利久矣
關(guān)于專利，有個(gè)概念很重要，專利叢林法則。
它由美國(guó)專利法專家卡爾·夏皮羅提出，具體指“把知識(shí)產(chǎn)權(quán)疊加起來(lái)而形成的一種濃密的網(wǎng)絡(luò)， 企業(yè)為了對(duì)新技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化必須突破這個(gè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的重圍”。
換言之，先發(fā)企業(yè)利用專利打造出又深又寬的護(hù)城河，后發(fā)者必須繞過(guò)先發(fā)者密密麻麻的專利布局，開發(fā)出與已有無(wú)重疊的全新專利，而當(dāng)一項(xiàng)專利越基礎(chǔ)，后發(fā)者繞過(guò)難度就越大。
回到鋰電產(chǎn)業(yè)身上，專利叢林法則成為發(fā)達(dá)國(guó)家壓制國(guó)內(nèi)鋰電企業(yè)崛起的重要手段，在鋰電池以及四大關(guān)鍵材料領(lǐng)域，中國(guó)企業(yè)沒少吃專利的苦頭。
鋰電池可分消費(fèi)、動(dòng)力和儲(chǔ)能三類，三者電池材料體系既有互通、又有差別，其中動(dòng)力電池領(lǐng)域在2018年前還是磷酸鐵鋰的天下，彼時(shí)以三元鎳鈷錳作為正極材料較為少見。
然而制備磷酸鐵鋰的核心專利，從一開始就不在國(guó)內(nèi)企業(yè)手上，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、碳包覆、碳還原這三大核心技術(shù)，都被海外機(jī)構(gòu)和企業(yè)搶先申請(qǐng)了專利保護(hù)。
1997 年德州大學(xué)Goodenough 教授申請(qǐng)的磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和制備工藝專利，并由此延伸了數(shù)十個(gè)專利;由于磷酸鐵鋰本身電導(dǎo)率差，用作電池材料需進(jìn)行改進(jìn)，關(guān)鍵手段就在于碳包覆，而這一核心技術(shù)在2000年被加拿大魁北克水力公司申請(qǐng);第三項(xiàng)核心專利碳熱還原，也被英國(guó)企業(yè)Valence公司于2000年申請(qǐng)。
這些公司或機(jī)構(gòu)在美國(guó)、加拿大、日本、歐洲等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)均注冊(cè)了專利、申請(qǐng)保護(hù)，開始了專利授權(quán)工作，任何一家從事磷酸鐵鋰產(chǎn)品生產(chǎn)并進(jìn)行銷售的企業(yè)，需要向他們繳納昂貴的專利費(fèi)。
他們也曾在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)專利保護(hù)，但被國(guó)家專利復(fù)審委員會(huì)判定無(wú)效，得益于此國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)也得到成長(zhǎng)、壯大的機(jī)會(huì)，擺脫了“山寨”、“抄襲”的標(biāo)簽。
但是一切僅限于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，一旦國(guó)內(nèi)企業(yè)的磷酸鐵鋰要出口，就將面對(duì)專利訴訟糾紛。
除了磷酸鐵鋰外，別的鋰電材料如三元、隔膜、電解液也遇到了專利困境，三元的困境與鐵鋰相似，而隔膜和電解液的專利破局難度都更勝一籌。
與正極材料不同的是，在隔膜、電解液領(lǐng)域，中國(guó)企業(yè)直面的對(duì)手是日韓企業(yè)，公司經(jīng)營(yíng)范圍包括研發(fā)和生產(chǎn)，這導(dǎo)致國(guó)內(nèi)材料企業(yè)成為他們的直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
以電解液為例，國(guó)內(nèi)企業(yè)曾飽受日企的專利攻擊，2013年產(chǎn)業(yè)媒體高工鋰電曾就這一話題，采訪過(guò)業(yè)內(nèi)人士，并發(fā)表了相關(guān)專題報(bào)道。
電解液專利主要涉及功能、應(yīng)用和物質(zhì)，開發(fā)難度依次遞進(jìn)。我國(guó)電解液企業(yè)受限于起步晚、發(fā)展時(shí)間短，創(chuàng)新多來(lái)自模仿國(guó)外，所開發(fā)的專利主要圍繞在功能和應(yīng)用層次，比如在配方比例上做調(diào)整和改良，在新物質(zhì)開發(fā)方面大幅落后日企。
廣州天賜材料技術(shù)中心高管李永坤曾表示，物質(zhì)創(chuàng)新需要企業(yè)付出相當(dāng)大的代價(jià)，包括資金投入和時(shí)間成本。研發(fā)費(fèi)用投入自不用贅述，更難的是后者。
由于新物質(zhì)的應(yīng)用需要較長(zhǎng)的檢驗(yàn)周期，數(shù)碼電池要1~2年，而對(duì)安全至上的動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，則需要5~10年。但只有通過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)，材料以及電池廠商才能將完全掌握新物質(zhì)的正效應(yīng)和負(fù)效應(yīng)，這一過(guò)程中還需要兩者密切合作，不斷調(diào)試配方，所耗費(fèi)的財(cái)力、物力、人力非一般中小規(guī)模企業(yè)能做得起的事。
此外，專利布局也一件非常費(fèi)勁的事。國(guó)外鋰電企業(yè)多是壟斷的巨頭企業(yè)，擁有百人規(guī)模的專業(yè)團(tuán)隊(duì)來(lái)負(fù)責(zé)專利的檢索、破解、申請(qǐng)等，專利布局既有深度，也有廣度，比如在電解液組分比例上會(huì)把3%~10%范圍都申請(qǐng)了，如此一來(lái)，后發(fā)企業(yè)就必須繞過(guò)這些比例。
東莞杉杉電解液公司總工程師丁祥歡對(duì)此深有感觸，旗下團(tuán)隊(duì)曾好多次遇到這樣的情況，“我們自己花很大精力設(shè)計(jì)了一個(gè)結(jié)構(gòu)出來(lái)，但是申請(qǐng)專利的時(shí)候才得知國(guó)外3年或者5年已經(jīng)申請(qǐng)過(guò)了。”
“寫專利需要的投入很大，前期要檢索全國(guó)甚至全球在這方面的專利，因?yàn)樯暾?qǐng)專利時(shí)一旦有人提出問(wèn)題，公示期就要延長(zhǎng)。”天賜材料技術(shù)中心高管李永坤說(shuō)到：
“如果前期檢索功夫沒做足就容易做無(wú)用功，而且有些時(shí)候這種情況沒辦法避免的。國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)人大部分是技術(shù)人員，單打獨(dú)斗，沒有那么多時(shí)間精力去做這么全面細(xì)致的工作。”
此外，日企的經(jīng)營(yíng)模式多集研發(fā)和生產(chǎn)于一體，與歐美3M、魁北克水力等公司專注授權(quán)、不涉生產(chǎn)的模式存在較大差異，也致使國(guó)內(nèi)電解液企業(yè)成為日企廠商的直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，在此背景下，專利就是商業(yè)秘密，想得到對(duì)手的專利授權(quán)或者購(gòu)買專利的難度可想而知。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，日本UBE(宇部興產(chǎn))通過(guò)追究蘋果侵權(quán)追蹤到ATL(東莞新能源)的電解液侵權(quán)，當(dāng)時(shí)ATL的電解液主要由國(guó)內(nèi)兩大廠家供應(yīng)，最終由兩家一起支付高達(dá)500萬(wàn)美金的和解費(fèi)用。
不僅是電解液，還有隔膜核心專利也被緊緊掌握在日韓企業(yè)手上。國(guó)內(nèi)兩家隔膜龍頭，星源和恩捷都是從LG、日本帝人手上得到了專利的授權(quán)，而星源在美銷售隔膜產(chǎn)品還被全球干法隔膜巨頭Celegard(如今被日本隔膜巨頭旭化成收購(gòu))認(rèn)為是專利侵權(quán)并向法院提起訴訟。
除了負(fù)極，海外企業(yè)在鋰電四大關(guān)鍵材料中三項(xiàng)上，都構(gòu)筑了專利護(hù)城河。在此背景下，國(guó)內(nèi)材料企業(yè)缺失核心專利話語(yǔ)權(quán)，就算自研成功也不能申請(qǐng)專利保護(hù)，只能專注于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，沒有授權(quán)則不能出海。
二、自研不足，授權(quán)來(lái)湊
對(duì)于先發(fā)者布局的專利叢林，后發(fā)者破局的辦法有三，得到授權(quán)、熬過(guò)專利保護(hù)期，或者更簡(jiǎn)單粗暴一些，并購(gòu)持有企業(yè)。
并購(gòu)企業(yè)的方式較為直接，然而這對(duì)收購(gòu)方的資金規(guī)模和資源整合能力提出較高要求，業(yè)內(nèi)更為常見的方式是得到專利授權(quán)。
天賜材料曾通過(guò)技術(shù)許可方式引進(jìn)了美國(guó)Dr. Novis Smith的六氟磷酸鋰制造技術(shù)，建成了300噸/年的產(chǎn)線，解決了核心原料依賴外購(gòu)的風(fēng)險(xiǎn);德方納米在2019年時(shí)拿到瑞士公司LiFePO4+C LICENSING AG磷酸鐵鋰碳包覆技術(shù)及其制作工藝授權(quán)，為產(chǎn)品遠(yuǎn)洋海外，鋪平道路;隔膜大王恩捷也與日本帝人協(xié)定將后者持有的PVDF系溶劑型涂布材料組成相關(guān)專利，以及相分離法涂布生產(chǎn)工藝相關(guān)專利，獨(dú)家授權(quán)給恩捷使用。
但反觀專利授權(quán)方，則輕松拿下整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)利潤(rùn)最豐厚的部分，并且這特性被美國(guó)3M演繹到極致。
正極三元材料巨頭3M就是一家技術(shù)授權(quán)、生產(chǎn)外包的公司，有著強(qiáng)大的基礎(chǔ)研發(fā)實(shí)力，是最早一批申請(qǐng)三元材料國(guó)際專利的公司之一，全球幾乎沒幾家正極材料企業(yè)能與之匹敵。
原本3M的三元材料代工生產(chǎn)由湖南瑞翔負(fù)責(zé)，但2011年后3M停止代工，并將它的客戶轉(zhuǎn)移給了比利時(shí)Umicore。此后，3M公司就過(guò)起了靠專利授權(quán)獲得高額利潤(rùn)的日子(按照行業(yè)通行做法，專利費(fèi)以材料銷量按照一定比例計(jì)算)，下游客戶包括 LG 化學(xué)、松下、三星 SDI等電池和材料國(guó)際巨頭。
這還算是好的一面，壞的一面是，萬(wàn)一專利持有方就是自身的同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，怎么辦?
國(guó)內(nèi)電解液公司就遇到過(guò)這樣的情況。電解液的核心專利圍繞在電解質(zhì)、溶劑、添加劑三者上，其中添加劑技術(shù)壁壘高，國(guó)內(nèi)不少電解液企業(yè)的添加劑都要外采。
要是這些專利掌握添加劑廠商手中，那國(guó)內(nèi)電解液企業(yè)還可以向后者直接購(gòu)買，但實(shí)際上大量添加劑專利掌握在海外電解液廠家手中，換言之，國(guó)內(nèi)企業(yè)需要向競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手買材料，那對(duì)方可以賣，也可以選擇不賣給你。
遇到后者，也不是沒招兒，東莞市杉杉電池材料有限公司總經(jīng)理黃繼宏就曾指出：“專利都是具有時(shí)效性的(15～20年)，短時(shí)間內(nèi)不能找到突破口的話，企業(yè)可以先選擇等待。”
目前業(yè)內(nèi)最期待的事情之一，是2022年我國(guó)磷酸鐵鋰產(chǎn)品揚(yáng)帆出海。要知道，磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)專利在2017年就過(guò)了保護(hù)期，其余的碳包覆和碳熱還原專利最晚于2022年也到期，屆時(shí)國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰海外發(fā)展之路便會(huì)順暢很多。
圖源：中金點(diǎn)睛
三、換道超車，時(shí)機(jī)已至
不難發(fā)現(xiàn)，歐美日韓企業(yè)利用技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)，堆砌起鋰離子電池核心專利高墻，試圖攔截國(guó)內(nèi)企業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展。
這些外企申請(qǐng)的專利多是基礎(chǔ)性專利，是國(guó)內(nèi)企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)難以繞開的專利，因此欲要打破國(guó)外技術(shù)專利叢林，國(guó)內(nèi)鋰電材料企業(yè)還是要靠做大做強(qiáng)基礎(chǔ)創(chuàng)新。
除了不斷加強(qiáng)鋰離子電池基礎(chǔ)研究外，還有一種換道超車的方法，那就是做好其他化學(xué)體系電池及其材料創(chuàng)新，搶先注冊(cè)專利。從這一角度看，鈉離子電池重要性不言而喻。
鈉離子電池工作原理和鋰離子電池一樣，都屬于搖椅式電池，電子在電解液中來(lái)回穿梭，但兩者的材料體系有較大差異，只有隔膜有共同之處。換言之，國(guó)內(nèi)企業(yè)可以繞過(guò)國(guó)外擁有的鋰離子電池核心專利優(yōu)勢(shì)，在全新領(lǐng)域發(fā)力。
圖片來(lái)源：鄭偉偉，鄧雋《鈉離子電池專利技術(shù)分析》，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局
在鈉離子電池領(lǐng)域，中國(guó)和日韓歐美企業(yè)正站在同一起跑線上。盡管鈉離子電池的研究起源很早，但一直沒有得到廣泛的關(guān)注。鈉離子的離子半徑比鋰離子半徑大，導(dǎo)致鈉離子在正負(fù)極嵌入/脫嵌阻力大，對(duì)材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)性能方面有所影響，這也成為鈉離子電池遲遲難以商用的瓶頸。
然而，作為地殼第六大豐富的元素，金屬鈉在地球上儲(chǔ)量高達(dá)2.3%~2.8%，相比之下，鋰元素只有0.006%，這一顯著特性促使鈉離子電池更適合需要大面積鋪開的儲(chǔ)能，由此才引起了國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。
2010年開始，學(xué)界和業(yè)界掀起鈉離子電池研究熱潮，往后幾年鈉離子電池發(fā)展SCI文章數(shù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，而這次中國(guó)不僅與歐美日韓同步開始研究，甚至已經(jīng)反超后者。
根據(jù)Derwent Innovations Index世界專利數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，中國(guó)企業(yè)在鈉離子電池專利申請(qǐng)數(shù)量遠(yuǎn)勝過(guò)日韓、歐美企業(yè)，而鋰離子電池專利申請(qǐng)數(shù)量前十名還是他們的天下。
數(shù)據(jù)來(lái)源：Derwent Innovations Index，繪制：鹿鳴財(cái)經(jīng)
在鈉離子電池前十排名中，寧德時(shí)代是唯一一家企業(yè)，其余6家都是學(xué)術(shù)科研型院校/機(jī)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，寧德時(shí)代的鈉離子專利持有量排名第八，一共有47條，而在鋰離子電池專利排名中，寧德時(shí)代僅位列14名，與第一名豐田擁有的專利數(shù)量相差近5倍。
在7月29日寧德時(shí)代鈉離子電池發(fā)布會(huì)上，公司透露自家研發(fā)的第一代鈉離子電池能量密度已經(jīng)達(dá)到160Wh/kg，而第二代有望達(dá)到200Wh/kg，與鐵鋰電池相當(dāng)。
此外，鈉離子電池低溫性能優(yōu)異，將與鋰離子電池共同組裝成電池包，平衡彼此的優(yōu)劣勢(shì)。
除了鈉離子電池，還有鉀離子電池、鋰硫電池、固態(tài)電池等等不同電化學(xué)體系的電池，在全球新舊能源體系交替過(guò)程中，這些電池的使用場(chǎng)景和潛力都無(wú)窮大。
盡管過(guò)往國(guó)內(nèi)鋰電池企業(yè)發(fā)展受到專利約束，但電化學(xué)的世界的未知遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于已知，唯有不斷創(chuàng)新才能立于潮流之巔。
參考資料：
華安證券《磷酸鐵鋰，回暖趨勢(shì)已現(xiàn)，磷酸鐵鋰春天到》
王朔《儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域發(fā)表文章和專利概覽綜述》
鄭偉偉《鈉離子電池專利技術(shù)分析》
蘭鳳崇《基于專利分析的鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)》
沈衡 等《鋰離子電池隔膜專利分析與發(fā)展趨勢(shì)》
高工鋰電特別報(bào)道：國(guó)內(nèi)電解液專利桎梏待解– 高工鋰電新聞 (gg-lb.com)
LG、SK、優(yōu)美科、瑞翔……為啥都向這家企業(yè)購(gòu)買三元材料專利授權(quán)?– 高工鋰電新聞 (gg-lb.com)
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對(duì)此，中航鋰電當(dāng)日就在公眾號(hào)上推送了聲明，否認(rèn)涉嫌侵犯寧德時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)。聲明中提到：“中航鋰電方面始終將自主研發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新作為立身之本，面向未來(lái)進(jìn)行全面的研發(fā)布局和投入規(guī)劃。我司提供給客戶的產(chǎn)品都經(jīng)過(guò)專業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)團(tuán)隊(duì)的全面風(fēng)險(xiǎn)排查，以保障不侵犯他人知識(shí)產(chǎn)權(quán)。”
8月2日，中航鋰電再次通過(guò)公眾號(hào)聲明，已向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交兩件涉訴專利無(wú)效申請(qǐng)，并稱公司將按法律程序應(yīng)訴并不懼挑戰(zhàn)。
寧德時(shí)代方面暫未對(duì)此給出新的回應(yīng)，但對(duì)業(yè)界和社會(huì)來(lái)說(shuō)，這場(chǎng)技術(shù)專利對(duì)決的背后，更代表著市場(chǎng)、客戶、資源等方面的PK，而兩家企業(yè)的專利糾紛也絕非個(gè)例。
事實(shí)上，國(guó)內(nèi)鋰電企業(yè)一路走來(lái)，沒少處理專利侵權(quán)之事。
我國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)起步相對(duì)較晚，除了負(fù)極外，其他材料的專利布局都或多或少落后于歐美、日韓企業(yè)。正極材料方面，美國(guó)3M公司和加拿大魁北克水力一直壟斷著三元和LFP的專利;電解液、隔膜則被日本企業(yè)搶先注冊(cè)了基礎(chǔ)專利。
歐美企業(yè)多專攻研發(fā)、外包生產(chǎn)，日韓企業(yè)則集研發(fā)和生產(chǎn)于一身，因此上世紀(jì)90年代，第一支商業(yè)化鋰離子電池是由日本索尼推向市場(chǎng)的，而此后十年，日本幾乎壟斷了全球鋰電池市場(chǎng)。
在這樣背景下，中國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)崛起，難免在專利上與歐美、日韓企業(yè)狹路相逢，遇上一些專利“麻煩”。
讓我們把視野放大，看看鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈上其他企業(yè)遇到過(guò)什么樣的專利糾紛?又是如何解決的?
一、鋰電苦專利久矣
關(guān)于專利，有個(gè)概念很重要，專利叢林法則。
它由美國(guó)專利法專家卡爾·夏皮羅提出，具體指“把知識(shí)產(chǎn)權(quán)疊加起來(lái)而形成的一種濃密的網(wǎng)絡(luò)， 企業(yè)為了對(duì)新技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化必須突破這個(gè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的重圍”。
換言之，先發(fā)企業(yè)利用專利打造出又深又寬的護(hù)城河，后發(fā)者必須繞過(guò)先發(fā)者密密麻麻的專利布局，開發(fā)出與已有無(wú)重疊的全新專利，而當(dāng)一項(xiàng)專利越基礎(chǔ)，后發(fā)者繞過(guò)難度就越大。
回到鋰電產(chǎn)業(yè)身上，專利叢林法則成為發(fā)達(dá)國(guó)家壓制國(guó)內(nèi)鋰電企業(yè)崛起的重要手段，在鋰電池以及四大關(guān)鍵材料領(lǐng)域，中國(guó)企業(yè)沒少吃專利的苦頭。
鋰電池可分消費(fèi)、動(dòng)力和儲(chǔ)能三類，三者電池材料體系既有互通、又有差別，其中動(dòng)力電池領(lǐng)域在2018年前還是磷酸鐵鋰的天下，彼時(shí)以三元鎳鈷錳作為正極材料較為少見。
然而制備磷酸鐵鋰的核心專利，從一開始就不在國(guó)內(nèi)企業(yè)手上，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、碳包覆、碳還原這三大核心技術(shù)，都被海外機(jī)構(gòu)和企業(yè)搶先申請(qǐng)了專利保護(hù)。
1997 年德州大學(xué)Goodenough 教授申請(qǐng)的磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和制備工藝專利，并由此延伸了數(shù)十個(gè)專利;由于磷酸鐵鋰本身電導(dǎo)率差，用作電池材料需進(jìn)行改進(jìn)，關(guān)鍵手段就在于碳包覆，而這一核心技術(shù)在2000年被加拿大魁北克水力公司申請(qǐng);第三項(xiàng)核心專利碳熱還原，也被英國(guó)企業(yè)Valence公司于2000年申請(qǐng)。
這些公司或機(jī)構(gòu)在美國(guó)、加拿大、日本、歐洲等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)均注冊(cè)了專利、申請(qǐng)保護(hù)，開始了專利授權(quán)工作，任何一家從事磷酸鐵鋰產(chǎn)品生產(chǎn)并進(jìn)行銷售的企業(yè)，需要向他們繳納昂貴的專利費(fèi)。
他們也曾在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)專利保護(hù)，但被國(guó)家專利復(fù)審委員會(huì)判定無(wú)效，得益于此國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)也得到成長(zhǎng)、壯大的機(jī)會(huì)，擺脫了“山寨”、“抄襲”的標(biāo)簽。
但是一切僅限于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，一旦國(guó)內(nèi)企業(yè)的磷酸鐵鋰要出口，就將面對(duì)專利訴訟糾紛。
除了磷酸鐵鋰外，別的鋰電材料如三元、隔膜、電解液也遇到了專利困境，三元的困境與鐵鋰相似，而隔膜和電解液的專利破局難度都更勝一籌。
與正極材料不同的是，在隔膜、電解液領(lǐng)域，中國(guó)企業(yè)直面的對(duì)手是日韓企業(yè)，公司經(jīng)營(yíng)范圍包括研發(fā)和生產(chǎn)，這導(dǎo)致國(guó)內(nèi)材料企業(yè)成為他們的直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
以電解液為例，國(guó)內(nèi)企業(yè)曾飽受日企的專利攻擊，2013年產(chǎn)業(yè)媒體高工鋰電曾就這一話題，采訪過(guò)業(yè)內(nèi)人士，并發(fā)表了相關(guān)專題報(bào)道。
電解液專利主要涉及功能、應(yīng)用和物質(zhì)，開發(fā)難度依次遞進(jìn)。我國(guó)電解液企業(yè)受限于起步晚、發(fā)展時(shí)間短，創(chuàng)新多來(lái)自模仿國(guó)外，所開發(fā)的專利主要圍繞在功能和應(yīng)用層次，比如在配方比例上做調(diào)整和改良，在新物質(zhì)開發(fā)方面大幅落后日企。
廣州天賜材料技術(shù)中心高管李永坤曾表示，物質(zhì)創(chuàng)新需要企業(yè)付出相當(dāng)大的代價(jià)，包括資金投入和時(shí)間成本。研發(fā)費(fèi)用投入自不用贅述，更難的是后者。
由于新物質(zhì)的應(yīng)用需要較長(zhǎng)的檢驗(yàn)周期，數(shù)碼電池要1~2年，而對(duì)安全至上的動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，則需要5~10年。但只有通過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)，材料以及電池廠商才能將完全掌握新物質(zhì)的正效應(yīng)和負(fù)效應(yīng)，這一過(guò)程中還需要兩者密切合作，不斷調(diào)試配方，所耗費(fèi)的財(cái)力、物力、人力非一般中小規(guī)模企業(yè)能做得起的事。
此外，專利布局也一件非常費(fèi)勁的事。國(guó)外鋰電企業(yè)多是壟斷的巨頭企業(yè)，擁有百人規(guī)模的專業(yè)團(tuán)隊(duì)來(lái)負(fù)責(zé)專利的檢索、破解、申請(qǐng)等，專利布局既有深度，也有廣度，比如在電解液組分比例上會(huì)把3%~10%范圍都申請(qǐng)了，如此一來(lái)，后發(fā)企業(yè)就必須繞過(guò)這些比例。
東莞杉杉電解液公司總工程師丁祥歡對(duì)此深有感觸，旗下團(tuán)隊(duì)曾好多次遇到這樣的情況，“我們自己花很大精力設(shè)計(jì)了一個(gè)結(jié)構(gòu)出來(lái)，但是申請(qǐng)專利的時(shí)候才得知國(guó)外3年或者5年已經(jīng)申請(qǐng)過(guò)了。”
“寫專利需要的投入很大，前期要檢索全國(guó)甚至全球在這方面的專利，因?yàn)樯暾?qǐng)專利時(shí)一旦有人提出問(wèn)題，公示期就要延長(zhǎng)。”天賜材料技術(shù)中心高管李永坤說(shuō)到：
“如果前期檢索功夫沒做足就容易做無(wú)用功，而且有些時(shí)候這種情況沒辦法避免的。國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)人大部分是技術(shù)人員，單打獨(dú)斗，沒有那么多時(shí)間精力去做這么全面細(xì)致的工作。”
此外，日企的經(jīng)營(yíng)模式多集研發(fā)和生產(chǎn)于一體，與歐美3M、魁北克水力等公司專注授權(quán)、不涉生產(chǎn)的模式存在較大差異，也致使國(guó)內(nèi)電解液企業(yè)成為日企廠商的直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，在此背景下，專利就是商業(yè)秘密，想得到對(duì)手的專利授權(quán)或者購(gòu)買專利的難度可想而知。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，日本UBE(宇部興產(chǎn))通過(guò)追究蘋果侵權(quán)追蹤到ATL(東莞新能源)的電解液侵權(quán)，當(dāng)時(shí)ATL的電解液主要由國(guó)內(nèi)兩大廠家供應(yīng)，最終由兩家一起支付高達(dá)500萬(wàn)美金的和解費(fèi)用。
不僅是電解液，還有隔膜核心專利也被緊緊掌握在日韓企業(yè)手上。國(guó)內(nèi)兩家隔膜龍頭，星源和恩捷都是從LG、日本帝人手上得到了專利的授權(quán)，而星源在美銷售隔膜產(chǎn)品還被全球干法隔膜巨頭Celegard(如今被日本隔膜巨頭旭化成收購(gòu))認(rèn)為是專利侵權(quán)并向法院提起訴訟。
除了負(fù)極，海外企業(yè)在鋰電四大關(guān)鍵材料中三項(xiàng)上，都構(gòu)筑了專利護(hù)城河。在此背景下，國(guó)內(nèi)材料企業(yè)缺失核心專利話語(yǔ)權(quán)，就算自研成功也不能申請(qǐng)專利保護(hù)，只能專注于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，沒有授權(quán)則不能出海。
二、自研不足，授權(quán)來(lái)湊
對(duì)于先發(fā)者布局的專利叢林，后發(fā)者破局的辦法有三，得到授權(quán)、熬過(guò)專利保護(hù)期，或者更簡(jiǎn)單粗暴一些，并購(gòu)持有企業(yè)。
并購(gòu)企業(yè)的方式較為直接，然而這對(duì)收購(gòu)方的資金規(guī)模和資源整合能力提出較高要求，業(yè)內(nèi)更為常見的方式是得到專利授權(quán)。
天賜材料曾通過(guò)技術(shù)許可方式引進(jìn)了美國(guó)Dr. Novis Smith的六氟磷酸鋰制造技術(shù)，建成了300噸/年的產(chǎn)線，解決了核心原料依賴外購(gòu)的風(fēng)險(xiǎn);德方納米在2019年時(shí)拿到瑞士公司LiFePO4+C LICENSING AG磷酸鐵鋰碳包覆技術(shù)及其制作工藝授權(quán)，為產(chǎn)品遠(yuǎn)洋海外，鋪平道路;隔膜大王恩捷也與日本帝人協(xié)定將后者持有的PVDF系溶劑型涂布材料組成相關(guān)專利，以及相分離法涂布生產(chǎn)工藝相關(guān)專利，獨(dú)家授權(quán)給恩捷使用。
但反觀專利授權(quán)方，則輕松拿下整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)利潤(rùn)最豐厚的部分，并且這特性被美國(guó)3M演繹到極致。
正極三元材料巨頭3M就是一家技術(shù)授權(quán)、生產(chǎn)外包的公司，有著強(qiáng)大的基礎(chǔ)研發(fā)實(shí)力，是最早一批申請(qǐng)三元材料國(guó)際專利的公司之一，全球幾乎沒幾家正極材料企業(yè)能與之匹敵。
原本3M的三元材料代工生產(chǎn)由湖南瑞翔負(fù)責(zé)，但2011年后3M停止代工，并將它的客戶轉(zhuǎn)移給了比利時(shí)Umicore。此后，3M公司就過(guò)起了靠專利授權(quán)獲得高額利潤(rùn)的日子(按照行業(yè)通行做法，專利費(fèi)以材料銷量按照一定比例計(jì)算)，下游客戶包括 LG 化學(xué)、松下、三星 SDI等電池和材料國(guó)際巨頭。
這還算是好的一面，壞的一面是，萬(wàn)一專利持有方就是自身的同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，怎么辦?
國(guó)內(nèi)電解液公司就遇到過(guò)這樣的情況。電解液的核心專利圍繞在電解質(zhì)、溶劑、添加劑三者上，其中添加劑技術(shù)壁壘高，國(guó)內(nèi)不少電解液企業(yè)的添加劑都要外采。
要是這些專利掌握添加劑廠商手中，那國(guó)內(nèi)電解液企業(yè)還可以向后者直接購(gòu)買，但實(shí)際上大量添加劑專利掌握在海外電解液廠家手中，換言之，國(guó)內(nèi)企業(yè)需要向競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手買材料，那對(duì)方可以賣，也可以選擇不賣給你。
遇到后者，也不是沒招兒，東莞市杉杉電池材料有限公司總經(jīng)理黃繼宏就曾指出：“專利都是具有時(shí)效性的(15～20年)，短時(shí)間內(nèi)不能找到突破口的話，企業(yè)可以先選擇等待。”
目前業(yè)內(nèi)最期待的事情之一，是2022年我國(guó)磷酸鐵鋰產(chǎn)品揚(yáng)帆出海。要知道，磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)專利在2017年就過(guò)了保護(hù)期，其余的碳包覆和碳熱還原專利最晚于2022年也到期，屆時(shí)國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰海外發(fā)展之路便會(huì)順暢很多。
圖源：中金點(diǎn)睛
三、換道超車，時(shí)機(jī)已至
不難發(fā)現(xiàn)，歐美日韓企業(yè)利用技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)，堆砌起鋰離子電池核心專利高墻，試圖攔截國(guó)內(nèi)企業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展。
這些外企申請(qǐng)的專利多是基礎(chǔ)性專利，是國(guó)內(nèi)企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)難以繞開的專利，因此欲要打破國(guó)外技術(shù)專利叢林，國(guó)內(nèi)鋰電材料企業(yè)還是要靠做大做強(qiáng)基礎(chǔ)創(chuàng)新。
除了不斷加強(qiáng)鋰離子電池基礎(chǔ)研究外，還有一種換道超車的方法，那就是做好其他化學(xué)體系電池及其材料創(chuàng)新，搶先注冊(cè)專利。從這一角度看，鈉離子電池重要性不言而喻。
鈉離子電池工作原理和鋰離子電池一樣，都屬于搖椅式電池，電子在電解液中來(lái)回穿梭，但兩者的材料體系有較大差異，只有隔膜有共同之處。換言之，國(guó)內(nèi)企業(yè)可以繞過(guò)國(guó)外擁有的鋰離子電池核心專利優(yōu)勢(shì)，在全新領(lǐng)域發(fā)力。
圖片來(lái)源：鄭偉偉，鄧雋《鈉離子電池專利技術(shù)分析》，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局
在鈉離子電池領(lǐng)域，中國(guó)和日韓歐美企業(yè)正站在同一起跑線上。盡管鈉離子電池的研究起源很早，但一直沒有得到廣泛的關(guān)注。鈉離子的離子半徑比鋰離子半徑大，導(dǎo)致鈉離子在正負(fù)極嵌入/脫嵌阻力大，對(duì)材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)性能方面有所影響，這也成為鈉離子電池遲遲難以商用的瓶頸。
然而，作為地殼第六大豐富的元素，金屬鈉在地球上儲(chǔ)量高達(dá)2.3%~2.8%，相比之下，鋰元素只有0.006%，這一顯著特性促使鈉離子電池更適合需要大面積鋪開的儲(chǔ)能，由此才引起了國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。
2010年開始，學(xué)界和業(yè)界掀起鈉離子電池研究熱潮，往后幾年鈉離子電池發(fā)展SCI文章數(shù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，而這次中國(guó)不僅與歐美日韓同步開始研究，甚至已經(jīng)反超后者。
根據(jù)Derwent Innovations Index世界專利數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，中國(guó)企業(yè)在鈉離子電池專利申請(qǐng)數(shù)量遠(yuǎn)勝過(guò)日韓、歐美企業(yè)，而鋰離子電池專利申請(qǐng)數(shù)量前十名還是他們的天下。
數(shù)據(jù)來(lái)源：Derwent Innovations Index，繪制：鹿鳴財(cái)經(jīng)
在鈉離子電池前十排名中，寧德時(shí)代是唯一一家企業(yè)，其余6家都是學(xué)術(shù)科研型院校/機(jī)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，寧德時(shí)代的鈉離子專利持有量排名第八，一共有47條，而在鋰離子電池專利排名中，寧德時(shí)代僅位列14名，與第一名豐田擁有的專利數(shù)量相差近5倍。
在7月29日寧德時(shí)代鈉離子電池發(fā)布會(huì)上，公司透露自家研發(fā)的第一代鈉離子電池能量密度已經(jīng)達(dá)到160Wh/kg，而第二代有望達(dá)到200Wh/kg，與鐵鋰電池相當(dāng)。
此外，鈉離子電池低溫性能優(yōu)異，將與鋰離子電池共同組裝成電池包，平衡彼此的優(yōu)劣勢(shì)。
除了鈉離子電池，還有鉀離子電池、鋰硫電池、固態(tài)電池等等不同電化學(xué)體系的電池，在全球新舊能源體系交替過(guò)程中，這些電池的使用場(chǎng)景和潛力都無(wú)窮大。
盡管過(guò)往國(guó)內(nèi)鋰電池企業(yè)發(fā)展受到專利約束，但電化學(xué)的世界的未知遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于已知，唯有不斷創(chuàng)新才能立于潮流之巔。
參考資料：
華安證券《磷酸鐵鋰，回暖趨勢(shì)已現(xiàn)，磷酸鐵鋰春天到》
王朔《儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域發(fā)表文章和專利概覽綜述》
鄭偉偉《鈉離子電池專利技術(shù)分析》
蘭鳳崇《基于專利分析的鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)》
沈衡 等《鋰離子電池隔膜專利分析與發(fā)展趨勢(shì)》
高工鋰電特別報(bào)道：國(guó)內(nèi)電解液專利桎梏待解– 高工鋰電新聞 (gg-lb.com)
LG、SK、優(yōu)美科、瑞翔……為啥都向這家企業(yè)購(gòu)買三元材料專利授權(quán)?– 高工鋰電新聞 (gg-lb.com)
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